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Feuerfestes Holz – wie können sichere Holzoberflächen entstehen?

© fotos4u – stock.adobe.com

Moderner Baustoff Holz hat viele klimarelevante Eigenschaften, aber wie sieht es mit dem Brandschutz aus? Neben Stahl und Beton ist Holz als traditioneller Baustoff anzusehen, denn mittlerweile tritt er als Massivbauteil, Skelettkonstruktion oder als Ausgangstoff unterschiedlicher Dämmstoffe auf. Dabei stand bis vor Kurzem immer wieder dessen Feuerwiderstand und Brandschutzklasse in Vordergrund. Die Lösung des Ziels Holz feuerfest zu machen, liegt bislang in der Verbundbauweise zusammen mit Stahl und Beton.

Inhaltsverzeichnis

  1. Teamwork makes the dream work – Beton und Holz ziehen an einem Strang, werden zum feuerfesten Holzverbund und gestalten Bauen nachhaltiger
  2. Feuerwiderstandsklassen F30, F60, F90 und F120 sowie die Genehmigung von Holzbauteilen
  3. Typische Holzbauteile und –strukturen sowie deren Feuerwiderstandsklassen
  4. Fazit: Feuerfestes Holz

Teamwork makes the dream work – Beton und Holz ziehen an einem Strang, werden zum feuerfesten Holzverbund und gestalten Bauen nachhaltiger

Höher, weiter, schneller und größer sollen moderne Bauwerke sein – und am besten noch nachhaltig und klimaangepasst. Das lässt sich u. a. durch den vermehrten Einsatz von Holz erreichen. Das ist grundsätzlich nichts Neuartiges, da der Holzbau auf eine weitaus längere Tradition als der Betonbau zurückschaut. Back to the roots könnte man demnach den derzeitigen Trend zum Holzbau nennen, jedoch nicht unter technischen Aspekten, sondern im Sinne des Klimaschutzes.

Als nachwachsender Rohstoff und mit gebundenem CO2 bringt Holz klimafreundliche Charakteristika mit sich. Neben statischen Herausforderungen des oft als „lebendigen" Baustoff bezeichneten Holzes waren es in der Vergangenheit des Öfteren brandschutztechnische Fragen, die in den Augen vieler Expertinnen und Experten nicht ausreichend beantwortet wurden. Dennoch hat in den letzten Jahren eine Erneuerung der Landesbauordnungen in Baden-Württemberg, Hessen, Niedersachsen, Bremen, Schleswig-Holstein, Hamburg und Berlin den rechtlichen Weg dafür geebnet, dass Holzbauteile für alle Gebäudeklassen auch ohne nichtbrennbare Brandschutzverkleidung hergestellt werden dürfen.

→ In der Anwendung müssen selbstverständlich die geforderten Feuerwiderstände des jeweiligen Bauelements erreicht werden. Und das ist durch die heutigen Produktions- und bauweisen relativ einfach. So erreichen Holzbauteile ohne Probleme die durch Brandschutzvorschriften geforderten Sicherheitsmerkmale.

Gleichzeitig sind Holzbauwerke eine Möglichkeit, klimaangepasst und zukunftsorientiert zu bauen. Diese Strategie verfolgen auch immermehr Gemeinden und Wohnbauträger. Mit "Klimaanpassung an Gebäuden, Freiflächen sowie in der Stadt- und Landschaftplanung" erhalten Sie praxiserprobte Handlungsanleitung und Fallbeispiele. So kann klimagerechtes Bauen unkompliziert und kostenkünstig funktionieren.

Wie kann der Feuerwiderstand von Holz erhöht werden?

Im Gegensatz zu Beton und Stahl kann Holz brennen – was über Jahrzehnte ein Einsatzverbot für mittlere und höhere Gebäude nach sich zog. Ingenieur Reinhard Eberl-Pacan weist in seinem Fachbeitrag „Gemeinsam gegen Feuer und Rauch" in der QUARTIER darauf hin, dass Holz trotzdem auch positive Brandschutzeigenschaften aufweise. Denn im Gegensatz zum gängigen Vorurteil, der Feuerwiderstand von Holz sei grundsätzlich gering, kann es unter bestimmten Bedingungen und Anwendungsformen durchaus lange den Flammen standhalten. Zusätzlich sei ein weiteres Plus, dass Holzkonstruktionen gegenüber Stahlkonstruktionen ihren möglichen Einsturz vorher akustisch ankündigten.

→ Wichtig: Stahlkonstruktionen verlieren bei Temperaturen über 500 Grad Celsius ihre Tragfähigkeit.

Diese Experten-Aussage zum Anlass genommen, folgt ein Blick auf die Feuerwiderstandsklassen und brandschutztechnischen Anforderungen des Holzbaus. Dazu bezieht sich Bernd Höfferl in einem Artikel des Magazins „der bauschaden“ auf einen Praxisversuch, indem die Brandlast in einer 93 m2 großen Wohnung mit Lochfassade bei einer gezielten Umsetzung als Holzbau mit Sichtholz an Wänden und Decken nur von 23 MW auf 24 MW steigt. Dies zeigt, dass die Wärmefreisetzungsrate im Brandfall durch Holzkonstruktionen zwar vergrößert wird, aber widererwartend nur im geringen Umfang.

Der Hauptgrund könnte hier in dem Umstand liegen, dass der zur Verfügung stehende Sauerstoff konstant bleibt, weil in beiden Versuchsszenarien die Fenstergläser im Brandfall bersten. 

→ Grundsätzlich ist der Ausdruck „Feuerfestes Holz“ eher ein Wunsch als Realität. Am ehesten kann Holz durch Lacke oder Mineralisierung nachbehandelt werden, dass dessen Feuerwiderstand drastisch erhöht wird.

Feuerwiderstandsklassen F30, F60, F90 und F120 sowie die Genehmigung von Holzbauteilen

Holz ist sowohl auf nationaler wie auch europäischer Ebene als brennbarer Baustoff der Klasse B2 (gemäß DIN 4102-2) klassifiziert. Damit fällt ihm das Adjektiv „normalentflammbar" zu. Das macht Holz in den Augen von MBO und LBO für alle Gebäudetypen verwendbar, da nur Baustoffe der Baustoffklasse B3 (leicht entflammbar) nicht eingesetzt werden dürfen. 

Damit ergeben sich für Holzbauteile und Holzkonstruktionen stets ein Feuerwiderstand (F) von X-B. Üblicherweise rangieren diese zwischen F30-B und F60-B. Nur in Verbund mit anderen Stoffen kann die Klassifikation F90-B erfolgen und das Holz dadurch feuerfester gemacht werden. Dabei steht die numerische Angabe stets für die Dauer bis das jeweilige Bauteil „durchgebrannt" ist.

Wird beispielsweise eine Holzwand im Nachgang mit einem Baustoff der Klasse A (etwa Beton) verkleidet, wird die Feuerwiderstandsfähigkeit des Holzbauteils nicht offiziell verändert, die der Wand als Verbund jedoch schon. Auch lassen sich bei Holzbauteilen auch im Nachgang erhöhte Feuerwiderstände erreichen, in dem z. B. Gipskarton oder Gipsfaserplatten angebracht werden. Speziell dann, wenn die Bauteildicke und die Branddauer vergrößert wird. Gleichzeitig besitzt Gips die Baustoffklasse A1, ist demnach nicht brennbar und schmilz sowie tropft erst bei extrem hohen Temperaturen. Bei bestimmten Gipsarten ist gleichzeitig ein nicht unerhebliches Maß an Kristallwasser gebunden, das im Brandfall langsam freigesetzt wird und kühlende Eigenschaften besitzt (vgl. https://www.rigips.de/glossar-rigipedia/feuerschutz).

Bei all diesen Verbundlösungen spielt der Durchmesser, bzw. die Plattendichte eine entscheidende Rolle, denn erst ab einer Stärke von über 30 mm können Widerstandswerte von F90 erreicht werden (hierzu Informationsdienst Holz, Feuerhemmende Holzbauteile, S. 7). 

Um nationalen (DIN 4102) und Europäischen (DIN EN 13501) Ansprüchen an Holzbaustoffe gerecht zu werden, müssen neben der Feuerwiderstandsklasse (F30B etc.) auch noch folgende Materialeigenschaften ermittelt werden:

  • R (Resistence, bzw. Résistance): Feuerwiderstandsdauer, während die statische Tragfähigkeit erhalten bleibt.
  • RE: Feuerwiderstandsdauer und Aufrechterhalten der Tragfähigkeit samt Raumabschluss (Abdichtung, bzw. Etanchéité)
  • REI (Isolation): Neben Tragfähigkeit und Raumabschluss hält das entsprechende Bauteil auch große Teile der Hitze für den angegebenen Zeitraum von angrenzenden Räumlichkeiten fern.

Die Brandschutzanforderungen an Holzbauwerke mit Verbundbauweisen zu erreichen, bringt meist noch einen weiteren Vorteil mit sich: Holz-Beton-Verbund-Decken erreichen bereits hohe Feuerwiderstände (REI 90) bei geringer Dicke.

Fazit – Feuerfeste Verbindung von Holz und Beton, ist Holz der stärkere Partner in der Beziehung?

Experte Reinhard Eberl-Pacan meint: Ja. Denn Holz habe Brandeigenschaften, die den Baustoff konstant abbrennen lassen und für wenig sekundäre Gefahren sorgt. Im Gegensatz dazu wird Stahlbeton ab einer gewissen Hitze und Branddauer irreparabel beschädigt. Holz hingegen isoliere während des eigenen Verbrennens durch die dabei verbleibende Kohleschicht. Gleichzeitig würde sich der Abbrand von 7mm pro Minute während des Brandgeschehens nicht beschleunigen, was Holz zu einem in brandschutztechnischer Perspektive berechenbaren Baustoff macht.

Der positive Effekt der Verbundbauweise ist demnach eine Kombination der beiden Baustoffe Holz und Beton. Holz beginnt zwar früher zu brennen, gibt aber weniger Hitze an die darüber- oder darunterliegenden Betonplatten weiter und sorgt somit dafür, dass die Statik des Gebäudes im Brandfall länger gewährleistet ist.

→ Hinsichtlich des Feuerwiderstandes einzelner oder verbundener Holzbauteile stets die Anwendungsform und Frage, inwiefern ein Bauteil statische Eigenschaften aufweist oder nicht, Berücksichtigung finden.

Typische Holzbauteile und -strukturen sowie deren Feuerwiderstandsklassen 

Nicht raumabschließende Holzelemente Tragende und raumabschließende Holzwand Nichttragende, raumabschließende Holzwand
Holstütze, Holzbalken, Holzzugglied, Holztafeln o. Ä. Holzdecke Außenwände, Brüstungen, Schürzen
F30-B/R30 F30-B/REI30 F30-B/EI30

(in Anlehnung an Feuerhemmende Holzbauteile, S. 7)

Außenwandbekleidungen aus Holz = Verbesserung des Feuerwiderstandes?

Mittlerweile prägen sie das Stadtbild: Holzfassaden oder Holzverkleidungen sind nachhaltig und durchaus ästhetisch ansprechend. Aber was ist mit dem Brandschutz und gibt es eine Möglichkeit, feuerfestes Holz zu erreichen? Handelt es sich um nicht hinterlüftete Außenwandbekleidungen können Holzbauteile zu einer Verbesserung des Feuerwiderstandes beitragen. Jedoch schreibt die MBO vor, dass diese Holzbe- oder -verkleidungen grundsätzlich von Baustoffen der Brandschutzklasse A unterbrochen werden sollten. Je nach Gebäudehöhe kann diese Vorgabe bei Holzbauten aber variieren.

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Speziell behandelte, moderne profillierte Vollholzfassade kann den Gebäudegesamtfeuerwiderstand erhöhen.

© Petair – stock.adobe.com

Fazit: Feuerfestes Holz

Neben der hier beschriebenen Verbundbauweise existieren diverse Anbieter von Brandschutz-Lackierungen, die den Feuerwiderstand von Holzbauteilen F30 auf F60 erhöhen können – aber auch in diesem Kontext kann nicht von feuerfestem Holz gesprochen werden.

Die brandschutztechnischen Fortschritte im Holzbau der letzten Jahre sind dennoch beachtlich und der Baustoff Holz ist damit auch im Mehrgeschoßbau immer beliebter geworden. Die Verbundbauweisen mit Stahlbeton oder Gipsplatten sind bislang das Maß aller Dinge, um auf relativ einfache Art und Weise einen Feuerwiderstand von F90 zu erreichen und so nah wie möglich an das Ziel von feuerfestem Holz zu gelangen.

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